美科学家开发钙离子电池

导读：美国伦斯勒理工学院的研究人员开发了一种特殊的钙离子材料，为方便其插入电池电极提供了途径。

在锂离子电池材料价格飙升和预测短缺的背景下，寻找廉价、丰富、安全和可持续的电池化学材料更为关键。钙离子已被考虑用于电池，但相对于锂而言，钙离子更大尺寸和更高的电荷密度，给其插入电极材料带来了挑战。

目前，美国伦斯勒理工学院的研究人员报告了在解决这一问题和释放高性能钙离子电池潜力方面的进展。伦斯勒大学John A. Clark和Edward T. Crossan工程教授Nikhil Koratkar表示：“钙离子是二价的，因此在电池运行期间，一个离子的插入将为每个离子提供两个电子。这使得钙离子的质量和体积减少，成为高效的电池。”

然而，相对于锂而言，钙离子更大的尺寸和更高的电荷密度会损害扩散动力学和循环稳定性。该团队通过开发含有大空隙的氧化物结构(七角形和六角形通道)来克服这个问题。该研究展示了一种水基钙离子电池，使用正交晶和三角晶型的氧化钼钒(MoVO)，作为钙离子的“宿主”。

研究人员证明，钙离子可以快速插入并从材料中提取，这些隧道作为管道，用于可逆和快速的离子传输。研究结果表明，MoVO为储存钙离子提供了迄今为止报告的最佳性能之一。

Koratkar表示：“钙离子电池可能在不远的将来取代锂离子技术，成为为我们社会提供动力的首选电池化学。这项工作可以带来一类新的高性能钙基电池，使用地球上丰富和安全的材料，因此是负担得起和可持续的。这种电池可以在便携式和消费类电子产品、电动汽车以及电网和可再生能源存储中找到广泛的用途。”